OpenGL中的绘制命令

OpenGL中的绘制命令

1.直接绘制命令

OpenGL中以Draw开头的绘制命令主要分成两大类，一类是从GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER缓存中获取绘制信息的函数，一类是不从其获得绘制信息的函数。注意GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER是用于存放顶点索引数组的缓存，可以见OpenGL4.3如何管理buffer中的数据的这篇文章。当从GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER得到绘制信息时，OpenGL将会利用此缓存内存储的索引序号来读取当前顶点数组的顶点。而非此类绘制则是按照指定的顺序来读取顶点。

不利用GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER的绘制函数：

函数原形：

void glDrawArrays(GLenum mode, GLint first, GLsizei count);

函数说明：从顶点数组中first个开头的顶点，绘制count个顶点，绘制原语由mode指出，通常有GL_TRIANGLES, GL_LINE_LOOP,

GL_LINES, GL_POINTS等等

利用GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER的绘制函数：

函数原形： void glDrawElements(GLenum mode, GLsizei count,GLenum type, const GLvoid *indices);

函数说明：mode指定绘制原语，与上函数类似，*indices应为一个数组，指出每个偏移地址，指出从GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER当前元素数组的哪个读取数组索引（这个才是顶点的编号），count表示读取多少个顶点，而type表示数组中的值用何种数据类型存储的，只可以为GL_UNSIGNED_BYTE,GL_UNSIGNED_SHORT, GL_UNSIGNED_INT。

2.间接绘制命令

间接命令绘制的缓存对象需要被存储于GL_DRAW_INDIRECT_BUFFER中。

函数原形：

void glDrawArraysIndirect(GLenum mode,const GLvoid *indirect);

函数说明：从 GL_DRAW_INDIRECT_BUFFER 中读取数据，indirect指出一个命令结构体地址的偏移量，OpenGL将会从间接绘制缓存中此偏移地址获取绘制指令的其余部分，并调用glDrawArraysInstanced()。

下面是偏移地址中绘制指令的结构体：

typedef struct DrawArraysIndirectCommand_t
{
GLuint count;
GLuint primCount;
GLuint first;
GLuint baseInstance;
} DrawArraysIndirectCommand;

DrawArraysIndirectCommand中的成员将会被解释为调用glDrawArraysInstanced()函数的参数，first及count将会被直接传递给函数，primCount是实例的数量，baseInstance是顶点实例的偏移地址。（后面还会说明）

函数原形：

void glDrawElementsIndirect(GLenum mode, GLenum type, const GLvoid * indirect);

函数说明：与glDrawElements基本相同，不同是从 GL_DRAW_INDIRECT_BUFFER 中读取数据，indirect指出一个命令结构体地址的偏移量，OpenGL将会从间接绘制缓存中此偏移地址获取绘制指令的剩余部分。

下面是偏移地址中绘制指令的结构体：

typedef struct DrawElementsIndirectCommand_t
{
GLuint count;
GLuint primCount;
GLuint firstIndex;
GLuint baseVertex;
GLuint baseInstance;
} DrawElementsIndirectCommand;

3.多重绘制命令

多重绘制指令与此前的绘制指令类似，仅不同的是用数组来表示多个绘制指令的参数，下面仅说明一个多重绘制指令，其余的没有特殊的部分则不再多提：

函数原形：

void glMultiDrawArrays(GLenum mode, const GLint * first, const GLint * count, GLsizei primcount);

函数说明：*first，*count都是数组，primcount指出了所需执行的操作数量

下面给出了函数c语言的模拟代码：

void glMultiDrawArrays(GLenum mode,
const GLint * first,
const GLint * count,
GLsizei primcount)
{
GLsizei i;
for (i = 0; i < primcount; i++)
{
glDrawArrays(mode, first[i], count[i]);
}
}

红宝书给出了一个说明的例子，但不能完整运行，用于说明绘制指令：

例3.5 - 3.6：

//顶点数组
static const GLfloat vertex_positions[] =
{
-1.0f, -1.0f, 0.0f, 1.0f,
1.0f, -1.0f, 0.0f, 1.0f,
-1.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f,
-1.0f, -1.0f, 0.0f, 1.0f,
};
// 颜色数组
static const GLfloat vertex_colors[] =
{
1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f,
1.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f,
1.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f,
0.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f
};
//索引数组
static const GLushort vertex_indices[] =
{
0, 1, 2
};
// 设置元素缓存GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER，注意用的vertex_indices填充的
glGenBuffers(1, ebo);
glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, ebo[0]);
glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertex_indices), vertex_indices, GL_STATIC_DRAW);
// 设置顶点缓存，将顶点和颜色都存放到了顶点缓存
glGenVertexArrays(1, vao);
glBindVertexArray(vao[0]);
glGenBuffers(1, vbo);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo[0]);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER,
sizeof(vertex_positions) + sizeof(vertex_colors),
NULL, GL_STATIC_DRAW);
glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, 0, sizeof(vertex_positions), vertex_positions);
glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertex_positions), sizeof(vertex_colors), vertex_colors);
//利用多种方式绘制三角型
//平移
model_matrix = vmath::translation(-3.0f, 0.0f, -5.0f);
//将平移信息传递给shader
glUniformMatrix4fv(render_model_matrix_loc, 4, GL_FALSE
4000
, model_matrix);
//绘制第一个三角
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);
// 利用索引数组绘制
model_matrix = vmath::translation(-1.0f, 0.0f, -5.0f);
glUniformMatrix4fv(render_model_matrix_loc, 4, GL_FALSE, model_matrix);
glDrawElements(GL_TRIANGLES, 3, GL_UNSIGNED_SHORT, NULL);
// DrawElementsBaseVertex
model_matrix = vmath::translation(1.0f, 0.0f, -5.0f);
glUniformMatrix4fv(render_model_matrix_loc, 4, GL_FALSE, model_matrix);
glDrawElementsBaseVertex(GL_TRIANGLES, 3, GL_UNSIGNED_SHORT, NULL, 1);
// DrawArraysInstanced
model_matrix = vmath::translation(3.0f, 0.0f, -5.0f);
glUniformMatrix4fv(render_model_matrix_loc, 4, GL_FALSE, model_matrix);
glDrawArraysInstanced(GL_TRIANGLES, 0, 3, 1);

注意，书中给的代码是各种不能用阿，我费尽千辛万苦终于实现了书中的图：



下面先给出完整代码：

#include <iostream>

#include "vgl.h"
#include "LoadShaders.h"

#include "vmath.h"

using namespace std;

GLint render_model_matrix_loc;
GLint render_projection_matrix_loc;
float aspect = 1.0;

static const GLfloat vertex_positions[] =
{
-1.0f, -1.0f, 0.0f, 1.0f,
1.0f, -1.0f, 0.0f, 1.0f,
-1.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f,
-1.0f, -1.0f, 0.0f, 1.0f,
};
// 颜色数组
static const GLfloat vertex_colors[] =
{
1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f,
1.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f,
1.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f,
0.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f
};
//索引数组
static const GLushort vertex_indices[] =
{
0, 1, 2
};

GLuint ebo[2];
GLuint vao[2];
GLuint vbo[2];

void init(void)
{
// 设置元素缓存GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER，注意用的vertex_indices填充的
ShaderInfo shaders[] = {
{ GL_VERTEX_SHADER, "triangles.vert" },
{ GL_FRAGMENT_SHADER, "triangles.frag" },
{ GL_NONE, NULL }
};
//例程中给的ShaderInfo竟然与自己定义的不兼容，为了方便起见，这里仍然调用了例1.1的shader相关文件
GLuint program = LoadShaders(shaders);
glUseProgram(program);

//寻找着色器中对应uniform数据的索引
render_model_matrix_loc = glGetUniformLocation(program, "model_matrix");
render_projection_matrix_loc = glGetUniformLocation(program, "projection_matrix");

//将索引数组绑定到GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER
glGenBuffers(1, ebo);
glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, ebo[0]);
glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertex_indices), vertex_indices, GL_STATIC_DRAW);
// 设置顶点缓存，将顶点和颜色都存放到了顶点缓存
glGenVertexArrays(1, vao);
glBindVertexArray(vao[0]);
glGenBuffers(1, vbo);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo[0]);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertex_positions) + sizeof(vertex_colors), NULL, GL_STATIC_DRAW);
glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, 0, sizeof(vertex_positions), vertex_positions);
glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertex_positions), sizeof(vertex_colors), vertex_colors);

//第一个参数0对应了顶点着色器中的layout (location = 0)参数
glVertexAttribPointer(0, 4, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, NULL);
//第一个参数1对应了顶点着色器中的layout (location = 1)参数
glVertexAttribPointer(1, 4, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, (const GLvoid *)sizeof(vertex_positions));
glEnableVertexAttribArray(0);
glEnableVertexAttribArray(1);

glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
}
//---------------------------------------------------------------------
//
// display
//
void
display(void)
{
vmath::mat4 model_matrix;

//使能功能
glEnable(GL_CULL_FACE);
glDisable(GL_DEPTH_TEST);

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

//设置投影矩阵和平移矩阵，后面课程应该会有深入讲解
//设置投影矩阵，只需执行一次
vmath::mat4 projection_matrix(vmath::frustum(-1.0f, 1.0f, -aspect, aspect, 1.0f, 500.0f));
glUniformMatrix4fv(render_projection_matrix_loc, 1, GL_FALSE, projection_matrix);

// 为绘制设定缓存
glBindVertexArray(vao[0]);
glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, ebo[0]);

// 设置平移矩阵，传递给顶点shader，并绘制图形
model_matrix = vmath::translate(-3.0f, 0.0f, -5.0f);
//这里第二个参数应为1，原程序给的是4，坑爹。。。下同
glUniformMatrix4fv(render_model_matrix_loc, 1, GL_FALSE, model_matrix);
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);

// DrawElements形式的设置平移矩阵，传递给顶点shader，并绘制图形
model_matrix = vmath::translate(-1.0f, 0.0f, -5.0f);
glUniformMatrix4fv(render_model_matrix_loc, 1, GL_FALSE, model_matrix);
glDrawElements(GL_TRIANGLES, 3, GL_UNSIGNED_SHORT, NULL);

// DrawElementsBaseVertex形式的设置平移矩阵，传递给顶点shader，并绘制图形
model_matrix = vmath::translate(1.0f, 0.0f, -5.0f);
glUniformMatrix4fv(render_model_matrix_loc, 1, GL_FALSE, model_matrix);
glDrawElementsBaseVertex(GL_TRIANGLES, 3, GL_UNSIGNED_SHORT, NULL, 1);

// DrawArraysInstanced形式的设置平移矩阵，传递给顶点shader，并绘制图形
model_matrix = vmath::translate(3.0f, 0.0f, -5.0f);
glUniformMatrix4fv(render_model_matrix_loc, 1, GL_FALSE, model_matrix);
glDrawArraysInstanced(GL_TRIANGLES, 0, 3, 1);

//解除绑定
glBindVertexArray(0);

glutSwapBuffers();

}

int
main(int argc, char** argv)
{
//这里用的仍然是例1.1的主程序，原文提供的代码里没找到他的主程序。。
glutInit(&argc, argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_RGBA);
glutInitWindowSize(512, 512);
glutInitContextVersion(4, 3);
glutInitContextProfile(GLUT_CORE_PROFILE);
glutCreateWindow(argv[0]);
glewExperimental = GL_TRUE;
if (glewInit()) {
cerr << "Unable to initialize GLEW ... exiting" << endl;
exit(EXIT_FAILURE);
}
init();
glutDisplayFunc(display);
glutMainLoop();
}

下面是两个shader的代码，和例1.1不同

triangles.vert

#version 430 core
uniform mat4 model_matrix;
uniform mat4 projection_matrix;

layout (location = 0) in vec4 position;
layout (location = 1) in vec4 color;

out vec4 vs_fs_color;

void main(void)
{
vs_fs_color = color;
gl_Position = projection_matrix * (model_matrix * position);
}

triangles.frag

#version 430 core
in vec4 vs_fs_color;

layout (location = 0) out vec4 color;

void main(void)
{
color = vs_fs_color;
}

最后再唠叨几句其他注意的地方，首先loadshader用例1.1的就可以了，或者在原书提供的例程的\include 和\bin下有，此外，vmath提供了一些矩阵的函数，mat4表示4x4阶矩阵，vec3表示3阶向量，依此类推，需要包含vmath.h才能使用。

原程序的vmath::translation不能使用，需要改成vmath::translate才对。

题外话：所以说这本书的作者口口声声说虚心接受大家指出错误，希望到他的网站上提错误，然后它的网站除了一个下载代码的地址啥也没有，态度可是不咋样。。。。